JP3681011B2

JP3681011B2 - 二重管型排気マニホールド

Info

Publication number: JP3681011B2
Application number: JP15198595A
Authority: JP
Inventors: 洋一高橋
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: JPH094447A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられる二重管型排気マニホールドのメイン内管の熱歪を吸収する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、排ガスの温度の低下を防止してエンジン始動時の金属触媒コンバータの触媒活性を高くすることが要求されている。かかる要求に沿って、外管の内側に隙間を介して内管を配設して排ガスから奪う熱量を少なくする二重管型排気マニホールドが例えば実開平６−４９７２１号公報に示すように開示されている。
【０００３】
この二重管型排気マニホールドのメイン二重管には、例えば酸素検出センサ用として孔付きボスが固着され、かかる孔付きボスを有する二重管型排気マニホールドとして図６，図７に示すものが知られている。
図において、符号１０１は二重管型排気マニホールドで、この二重管型排気マニホールド１０１はメイン二重管１０２と、ブランチ二重管１０３，１０３，１０３とを備えている。
【０００４】
メイン二重管１０２はメイン内管１０４とメイン外管１０５とからなり、メイン内管１０４とメイン外管１０５の間に隙間１０６が形成されている。
メイン二重管１０２はメイン内管１０４，メイン外管１０５の基端に固着されたガス排出用フランジ１０７を有している。
ブランチ二重管１０３は、ブランチ内管１０８とブランチ外管１０９から構成され、ブランチ内管１０８はメイン内管１０４に接続され、ブランチ外管１０９はメイン外管１０５に接続されている。
【０００５】
ブランチ内管１０８とブランチ外管１０９の間に隙間１１０が形成されている。
ブランチ二重管１０３はガス取込用のフランジ１１１を有し、フランジ１１１には、シリンダヘッド１１２の排気ポート１１２Ａに連通するガス取入口１１３が形成されている。
【０００６】
そして、メイン二重管１０２の基端付近にボス１１４が固着され、このボス１１４に孔部１１５が形成されている。
メイン内管１０４には取付孔１０４Ａが形成され、メイン外管１０５には環状フランジ１０５Ａが形成され、環状フランジ１０５Ａの内周縁は取付孔１０５Ｂを形成している。取付孔１０４Ａの周縁１０４Ｂ上に環状フランジ１０５Ａが載せられている。ボス１１４の外壁１１４Ａ，取付孔１０４Ａの周縁１０４Ｂ，環状フランジ１０５Ａがアーク溶接されることにより、ボス１１４がメイン二重管１０２に固着されている。ボス１１４において、メイン内管１０４の取付孔１０４Ａの周縁１０４Ｂとメイン外管１０５の環状フランジ１０５Ａは結合され、ボス１１４の孔部１１５はメイン内管１０４の内側と連通している。
【０００７】
なお、孔部１１５には酸素検出センサ（図示せず）が螺子止めされるようになっており、この酸素検出センサから検出される排ガス中の酸素量によりエンジンに供給される燃料が調整される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、メイン二重管１０２のボス１１４において、メイン内管１０４とメイン外管１０５の熱膨張差及び排ガスの熱変化で生じるメイン内管１０４の熱応力によりメイン内管１０４は伸縮されようとするが、メイン内管１０４の取付孔１０４Ａの周縁１０４Ｂとメイン外管１０５の環状フランジ１０５Ａは結合されているので、メイン内管１０４がメイン外管１０５に拘束され、メイン内管１０４に亀裂が生じる虞がある。メイン内管１０４が薄い場合にはその可能性が顕著である。
【０００９】
特に、ボス１１４におけるメイン内管１０４の取付孔１０４Ａの付近には局部応力が発生し、亀裂の可能性が大きくなっている。
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ボスが固着されたメイン二重管のメイン内管の取付孔付近の局部応力を解消し、メイン内管の亀裂を防止できる二重管型排気マニホールドを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、シリンダヘッドの排気ポートに連結されるフランジと、ブランチ内管とブランチ外管とからなり、これらの間に隙間を有するとともに、フランジに取り付けられてなるブランチ二重管と、ブランチ内管に接続されたメイン内管とブランチ外管に接続されたメイン外管とからなり、これらの間に隙間を有するメイン二重管と、孔部を有し、メイン内管とメイン外管とに固着された厚肉管状のボスとを備えることにより、メイン二重管に、ボスの孔部とメイン内管の内側を連通させる取付孔が形成され、メイン内管に、取付孔の周りに環状ビードが形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、シリンダヘッドの排気ポートに連結するフランジと、ブランチ内管とブランチ外管とからなり、これらの間に隙間を有するとともに、フランジに取り付けられてなるブランチ二重管と、ブランチ内管に接続されたメイン内管とブランチ外管に接続されたメイン外管とからなり、これらの間に隙間を有するメイン二重管とを備え、メイン二重管のメイン内管に、該メイン内管とブランチ内管との接続部の周りに環状ビードが形成されていることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
請求項１記載の発明によれば、メイン二重管にボスが固着され、メイン内管は、ボスにおいてメイン外管に拘束されているので、メイン内管とメイン外管の熱膨張差及び排ガスの温度変化により熱応力を受け、取付孔の周りで局部応力が発生する。
【００１３】
メイン内管の取付孔の周りの局部応力は環状ビードで吸収される。しかも、環状ビードはメイン内管の軸長方向及び円周方向に伸縮するので、メイン内管の取付孔の周りの局部応力の軸長方向及び円周方向の分力が吸収される。即ち、環状ビードの伸縮でメイン内管が自由に伸縮することを可能にする。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の作用が生じる。
また、メイン二重管のメイン内管のブランチ内管に、該ブランチ内管とメイン内管との接続部の周りに環状ビードが形成されているので、メイン内管とメイン外管の熱膨張差及び排ガスの熱変化により、ブランチ内管は熱応力を受けても自由に伸縮する。
【００１５】
【実施例】
以下、図面により本発明の実施例について説明する。
図１ないし図３により請求項１記載の発明の実施例に係わる二重管型排気マニホールドを説明する。
図１において、符号１は二重管型排気マニホールドで、この二重管型排気マニホールド１はメイン二重管２と、ブランチ二重管３，３，３とを備えている。
【００１６】
メイン二重管２はメイン内管４（板厚：０．５〜０．８ｍｍ）とメイン外管５（板厚：１．５〜２．０ｍｍ）とからなり、メイン内管４とメイン外管５の間に隙間６が形成されている。メイン内管４，メイン外管５の材料には１３％クロム含有のステンレス鋼が用いられている。
メイン二重管２にガス排出用フランジ７が連結され、このガス排出用フランジ７にメイン内管４の基端４Ｃ，メイン外管５の基端５Ｃが固着されている。
【００１７】
ブランチ二重管３は、ブランチ内管８（板厚：０．５〜０．８ｍｍ）とブランチ外管９（板厚：１．５〜２．０ｍｍ）から構成され、ブランチ内管８はメイン内管４に接続され、ブランチ外管９はメイン外管５に接続されている。ブランチ内管８，ブランチ外管９の材料には１３％クロム含有のステンレス鋼が用いられている。ブランチ内管８とブランチ外管９の間に隙間１０が形成されている。
【００１８】
ブランチ二重管３にガス取込用のフランジ１１が連結され、フランジ１１には、シリンダヘッド１２の排気ポート１２Ａに連通するガス取入口１３が形成されている。
【００１９】
そして、メイン内管４の基端４Ｃ，メイン外管５の基端５Ｃ付近に位置して厚肉管状のボス１４がメイン二重管２に固着され、このボス１４に孔部１５が形成されている。なお、孔部１５には酸素検出センサ（図示せず）が螺子止めされるようになっており、この酸素検出センサから検出される排ガス中の酸素量によりエンジンに供給される燃料が調整される。
【００２０】
図２，図３において、メイン内管４には取付孔４Ａが形成され、メイン外管５には環状フランジ５Ａが形成され、環状フランジ５Ａの内周縁は取付孔５Ｂを形成している。取付孔４Ａの周縁４Ｂ上に環状フランジ５Ａが載せられている。孔部１５は取付孔４Ａを介してメイン内管４の内側と連通している。ボス１４の外壁１４Ａ，取付孔４Ａの周縁４Ｂ，環状フランジ５Ａがアーク溶接されることにより、ボス１４がメイン二重管２に固着され、同時に、メイン内管４の取付孔４Ａの周縁４Ｂとメイン外管５の環状フランジ５Ａは結合されている。
【００２１】
なお、メイン内管４の取付孔４Ａの周縁４Ｂとメイン外管５の環状フランジ５Ａとにより隙間１０は閉じているので、ブランチ内管８内の排ガスが隙間１０に入り込むことなく、ブランチ外管９が排ガスにより温度上昇することを防止し、ブランチ外管９が排ガスから奪う熱量を少なくし、エンジン始動時の金属触媒コンバータ（図示せず）の触媒活性を高くしている。
【００２２】
そして、メイン内管４に取付孔４Ａの周りに環状ビード１６が形成され、この環状ビード１６は円形状に構成されている。
しかして、ボス１４において、メイン内管４はメイン外管５に拘束されているので、メイン内管４とメイン外管５の熱膨張差及び排ガスの温度変化により熱応力を受け、取付孔４Ａの周りで局部応力が発生する。
【００２３】
メイン内管４の取付孔４Ａの周りの局部応力は環状ビード１６で吸収される。しかも、環状ビード１６はメイン内管４の軸長方向及び円周方向に伸縮するので、メイン内管４の取付孔４Ａの周りにおける局部応力の軸長方向及び円周方向の分力が吸収される。即ち、環状ビード１６の伸縮でメイン内管４が自由に伸縮することを可能にする。
【００２４】
以上の如き構成によれば、メイン内管４に取付孔４Ａの周りに環状ビード１６が形成されているので、メイン内管４とメイン外管５の熱膨張差及び排ガスの熱変化により生じるメイン内管４の取付孔４Ａの周りの局部応力の軸長方向及び円周方向の分力を、環状ビード１６で吸収することができる。即ち、環状ビード１６の伸縮でメイン内管４が自由に伸縮することを可能にし、メイン内管４の亀裂を防止できる。
【００２５】
また、環状ビード１６によりメイン内管４の剛性が上っているので、ボス１４のメイン二重管２に対する製造組付工程で、メイン内管４を変形させることなく、メイン内管４の取付孔４Ａの周縁４Ｂ上にボス１４をセッティングできる。
なお、本実施例においては、取付孔４Ａの周縁４Ｂ上に環状フランジ５Ａを載せた構成にしてボス１４がメイン二重管２に固着されているが、図４に示すようにボス１４をメイン二重管２に固着することもできる。即ち、メイン内管４に形成された取付孔２１Ａの周縁２１Ｂに、メイン外管５に形成された環状フランジ２２が載せられ、この環状フランジ２２上にボス１４が載せられている。ボス１４の外壁１４Ａ，環状フランジ２２がアーク溶接されることによりボス１４がメイン二重管２に固着されている。メイン内管４に取付孔２１Ａの周りに環状ビード２３が形成され、この環状ビード２３は円形状に構成されている。
【００２６】
また、本実施例においては、環状ビード１６は円形状に構成されているが、楕円状にすることもできる。
さらに、本実施例においては、メイン二重管２に、メイン内管４の基端４Ｃ，メイン外管５の基端５Ｃ基端付近に位置してボス１４が固着され、このボス１４に形成された孔部１５に酸素検出センサが螺子止めされるようになっているが、図１の二点鎖線で示すように、孔部２４Ａを有するボス２４をメイン二重管２に固着し、この孔部２４ＡをＥＧＲ装置（図示せず）の排ガス供給用として用いることもできる。
【００２７】
そして、本実施例においては、メイン内管４に形成された取付孔４Ａの周りの環状ビード１６は一重になっているが、二重以上にすることもできる。
図５により請求項２記載の発明の実施例に係わる二重管型排気マニホールドを説明する。
図において、符号３１は二重管型排気マニホールドで、この二重管型排気マニホールド３１はメイン二重管３２と、ブランチ二重管３３，３３，３３とを備えている。
【００２８】
メイン二重管３２はメイン内管３４とメイン外管３５とからなり、メイン内管３４とメイン外管３５の間に隙間３６が形成されている。
メイン二重管３２にガス排出用フランジ３７が連結され、このガス排出用フランジ３７にメイン内管３４の基端３４Ｃ，メイン外管３５の基端３５Ｃが固着されている。
【００２９】
ブランチ二重管３３は、ブランチ内管３８とブランチ外管３９とから構成されている。ブランチ内管３８はメイン内管３４に接続され、ブランチ外管３９はメイン外管３５に接続されている。
ブランチ内管３８とブランチ外管３９の間に隙間４０が形成されている。
ブランチ二重管３３にガス取込用のフランジ４１が連結され、このフランジ４１には、シリンダヘッド４２の排気ポート４２Ａに連通するガス取入口４３が形成されている。なお、ブランチ内管３８，ブランチ外管３９の先端３８Ａ，３９Ａはフランジ４１にアーク溶接で固着されている。
【００３０】
メイン二重管３２に、メイン内管３４の基端３４Ｃ，メイン外管３５の基端３５Ｃ付近にボス４４が固着され、このボス４４に孔部４５が形成されている。孔部４５はメイン内管３４の内側と連通している。なお、孔部１５には酸素検出センサ（図示せず）が螺子止めされるようになっている。
【００３１】
そして、メイン二重管３２のメイン内管３４に、該メイン内管３４とブランチ内管３８との接続部３３Ａの周りに環状ビード４６が形成されている。
本実施例によれば、請求項１記載の発明の実施例に係わる二重管型排気マニホールドと同様の作用，効果を奏する。
また、環状ビード４６はメイン二重管３２のメイン内管３４のブランチ内管３８との接続部に位置しているので、ブランチ内管３８に対しても機能し、メイン内管３４とメイン外管３５の熱膨張差及び排ガスの熱変化により熱応力を受けるブランチ内管３８が自由に伸縮することを可能にし、ブランチ内管３８の亀裂を防止できる。特に、ブランチ内管３８が薄い場合には効果が顕著である。
【００３２】
なお、本実施例においては、ブランチ内管３８，ブランチ外管３９の先端３８Ａ，３９Ａはフランジ４１にアーク溶接で固着されている場合について説明したが、ブランチ内管３８の先端３８Ａがブランチ外管３９の先端３９Ａに対して長手方向に沿って摺動自在になるように、ブランチ内管３８の先端３８Ａとブランチ外管３９の先端３９Ａを接続することもできる。
【００３３】
また、本実施例においては、メイン二重管（３２）のメイン内管（３４）に形成された環状ビード（４６）は一重になっているが、二重以上にすることもできる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、メイン内管にその取付孔の周りに環状ビードが形成されているので、メイン内管とメイン外管の熱膨張差及び排ガスの熱変化により生じるメイン内管の取付孔の周りの局部応力の軸長方向及び円周方向の分力は、環状ビードで吸収される。即ち、環状ビードの伸縮でメイン内管が自由に伸縮することを可能にし、メイン内管の亀裂を防止できる。
【００３５】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を奏する。
また、メイン二重管のメイン内管に、該メイン内管とブランチ内管との接続部の周りに環状ビードが形成されているので、メイン内管とメイン外管の熱膨張差及び排ガスの熱変化により、ブランチ内管は熱応力を受けても自由に伸縮することを可能にし、亀裂を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載の発明の実施例に係わる二重管型排気マニホールドの外観図である。
【図２】同二重管型排気マニホールドの要部断面図である。
【図３】同二重管型排気マニホールドの要部を示す一部断面外観図である。
【図４】同二重管型排気マニホールドの変形例を示す要部断面図である。
【図５】請求項２記載の発明の実施例に係わる二重管型排気マニホールドの外観図である。
【図６】従来における二重管型排気マニホールドの外観図である。
【図７】図６のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１二重管型排気マニホールド
２メイン二重管
３ブランチ二重管
４メイン内管
４Ａ取付孔
５メイン外管
５Ｂ取付孔
６隙間
８ブランチ内管
９ブランチ外管
１０隙間
１１フランジ
１２シリンダヘッド
１２Ａ排気ポート
１３ガス取入口
１４ボス
１５孔部
１６環状ビード
３１二重管型排気マニホールド
３２メイン二重管
３３ブランチ二重管
３３Ａ接続部
３４メイン内管
３５メイン外管
３６隙間
３８ブランチ内管
３９ブランチ外管
４０隙間
４１フランジ
４２シリンダヘッド
４２Ａ排気ポート
４３ガス取入口
４６環状ビード

Claims

シリンダヘッド（１２）の排気ポート（１２Ａ）に連結されるフランジ（１１）と、
ブランチ内管（８）とブランチ外管（９）とからなり、これらの間に隙間（１０）を有するとともに、フランジ（１１）に取り付けられてなるブランチ二重管（３）と、
ブランチ内管（８）に接続されたメイン内管（４）とブランチ外管（９）に接続されたメイン外管（５）とからなり、これらの間に隙間（６）を有するメイン二重管（２）と、
孔部（１５）を有し、メイン内管（４）とメイン外管（５）とに固着された厚肉管状のボス（１４）とを備えることにより、
メイン二重管（２）に、ボス（１４）の孔部（１５）とメイン内管（４）の内側を連通させる取付孔（４Ａ，５Ｂ）が形成され、
メイン内管（４）に、取付孔（４Ａ）の周りに環状ビード（１６）が形成されていることを特徴とする二重管型排気マニホールド。
シリンダヘッド（４２）の排気ポート（４２Ａ）に連結するフランジ（４１）と、
ブランチ内管（３８）とブランチ外管（３９）とからなり、これらの間に隙間（４０）を有するとともに、フランジ（４１）に取り付けられてなるブランチ二重管（３３）と、
ブランチ内管（３８）に接続されたメイン内管（３４）とブランチ外管（３９）に接続されたメイン外管（３５）とからなり、これらの間に隙間（３６）を有するメイン二重管（３２）とを備え、
メイン二重管（３２）のメイン内管（３４）に、該メイン内管（３４）とブランチ内管（３８）との接続部（３３Ａ）の周りに環状ビード（４６）が形成されていることを特徴とする二重管型排気マニホールド。